DE60208855T2

DE60208855T2 - Tintenstrahl-Tintenset und -Druckverfahren

Info

Publication number: DE60208855T2
Application number: DE2002608855
Authority: DE
Inventors: c/o Eastman Kodak Company Steven Rochester Evans; c/o Eastman Kodak Company Barbara L. Rochester Grady; Jr. Charles E. Rochester Romano
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2001-05-03
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2022-04-23
Also published as: EP1254933A2; DE60208855D1; EP1254933B1; JP2003034765A; EP1254933A3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Tintenstrahl-Tintenset und ein Tintenstrahl-Druckverfahren, das Bilder mit verbessertem Gamut ergibt.
Der Tintenstrahldruck ist eine berührungsfreie Methode zur Herstellung von Bildern durch pixelweises Aufbringen von Tintentröpfchen auf ein Bildaufzeichnungselement in Abhängigkeit von digitalen Signalen. Es gibt viele Methoden, die sich für die Steuerung des Auftrags von Tintentröpfchen auf das Bildaufzeichnungselement unter Erhalt des gewünschten Bildes verwenden lassen. In einem Verfahren, das unter der Bezeichnung „kontinuierlicher Tintenstrahl" bekannt ist, wird ein kontinuierlicher Strom von Tröpfchen elektrisch aufgeladen und entsprechend den Bildinformationen auf die Oberfläche des Bildaufzeichnungselements gelenkt, wohingegen nicht zum Bildaufbau beitragende Tröpfchen aufgefangen und zurück in einen Tintensumpf geschickt werden. In einem anderen Verfahren, bekannt unter der Bezeichnung „Drop-on-Demand"-Tintenstrahl, werden nach Bedarf einzelne Tintentröpfchen auf das Bildaufzeichnungselement geschleudert und bauen das gewünschte Bild auf. Häufig verwendete Methoden der Steuerung der Projektion von Tintentröpfchen im Drop-on-Demand-Druck schließen piezoelektrische Wandler und thermische Blasenbildung ein. Tintenstrahldrucker haben breite Anwendung auf Märkten gefunden, die von gewerblicher Etikettierung über kurzfristig erforderlichen Druck bis hin zum Druck von Dokumenten und Bildern am Arbeitsplatz reicht.
Die in den zahlreichen Tintenstrahldruckern verwendeten Tinten werden im Allgemeinen in Tinten auf Farbstoffbasis oder Tinten auf Pigmentbasis eingeteilt. Ein Farbstoff ist ein Farbmittel, das in dem Trägermedium gelöst ist. Ein Pigment ist ein Farbmittel, das in dem Trägermedium unlöslich ist, aber in Gestalt kleiner Teilchen dispergiert oder suspendiert ist, die oft durch den Einsatz von Dispergiermitteln gegen Ausflocken und Absitzen stabilisiert sind. Das Trägermedium kann in beiden Fällen bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit oder eine Fest substanz sein. Gewöhnlich eingesetzte Trägermedien schließen Wasser, Gemische von Wasser und organischen Hilfslösungsmitteln und hochsiedende organische Lösungsmittel wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe, Ester, Ketone usw. ein.
Für wässrige Tinten auf Farbstoffbasis müssen die Farbstoffe hinreichend gut wasserlöslich sein, damit eine Lösung hergestellt werden kann, die eine angemessene Dichte auf dem Empfangselement erzeugt und über längere Lagerzeiten stabil ist, ohne dass Fällung auftritt. Tintenstrahldruck hoher Qualität mit Tinten auf Farbstoffbasis erfordert Farbstoffe, die sowohl brillante Farbtöne liefern als auch gute Lichtechtheit aufweisen.
Um mit Hilfe des Tintenstrahldrucks Vierfarbendrucke zu erzeugen, werden normalerweise Tintensets verwendet, die mindestens Cyan-, Magenta- und Gelbtinten umfassen. Zusätzlich wird oft eine Schwarztinte zugesetzt, um den Druck von Text und dunkleren Farben zu verstärken. Der Bereich der Farben, die mit einem gegebenen Set von Tinten erzeugt werden können, definiert den Gamut dieses Tintensets. Für die Erzeugung von fotorealistischen Bildern hoher Qualität durch Tintenstrahldruck werden Tintensets mit großem Gamut bevorzugt. Weiter ist es wichtig, dass die Tintensets Bilder hoher Beständigkeit, insbesondere hoher Lichtechtheit ergeben.
Die Wahl der Farbmittel in Tintenstrahlsystemen ist für die Lichtechtheit und den Gamut entscheidend. Der Gamut eines Tintensets wird in erster Linie durch das spektrale Absorptionsverhalten der Farbstoffkomponenten bestimmt. Die Primärfarben (z.B. Cyan, Magenta und Gelb) sollten nur Licht der erforderlichen Wellenlängen absorbieren (d.h. verhältnismäßig schmale Absorptionsbanden aufweisen) und nicht exzessiv mit den Farbstoffen der komplementären Tinten überlappen. Zwar gibt es viele Farbstoffe mit leuchtenden Farbtönen, die sich für den Tintenstrahldruck eignen, viele haben aber nur eine mangelhafte Lichtechtheit. Umgekehrt weisen viele lichtechte, für den Tintenstrahldruck geeignete Farbstoffe breite Absorptionsbanden auf und ergeben stumpfe Farben und einen begrenzten Gamut.
US-A-6,183,548 bezieht sich auf ein Tintenstrahl-Tintenset, das eine Magentatinte, eine Gelbtinte und eine Cyantinte und wahlweise eine Schwarztinte umfasst. Dieses Tintenstrahl-Tintenset bietet jedoch das Problem, dass der Gamut nicht so breit wie gewünscht ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tintenset für die Erzeugung von Bildern mittels Tintenstrahldruck zu schaffen, das einen besseren Gamut aufweist, als die Tintensets des Standes der Technik. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Druckverfahren bereitzustellen, das diese Tinten verwendet.
Diese und andere Ziele werden entsprechend der vorliegenden Erfindung erreicht, die ein Tintenstrahl-Farbtintenset für den Farbendruck beinhaltet, das das Folgende umfasst:

a) eine Magentatinte, die einen Träger und einen wasserlöslichen Übergangsmetallkomplex eines 8-Heterocyclylazo-5-hydroxychinolin-Farbstoffes umfasst,
b) eine Gelbtinte, die einen Träger und einen wasserlöslichen Gelbfarbstoff umfasst;
c) eine Cyantinte, die einen Träger und einen wasserlöslichen Cyanfarbstoff umfasst; und
d) eine Orange- und/oder Grün- und/oder Violetttinte, die einen Träger und einen wasserlöslichen Orange- und/oder Grün- und/oder Violettfarbstoff umfasst, wobei der wasserlösliche Orangefarbstoff einen Farbtonwinkel zwischen 58 und 83, der wasserlösliche Grünfarbstoff einen Farbtonwinkel zwischen 128 und 189 und der wasserlösliche Violettfarbstoff einen Farbtonwinkel zwischen 235 und 315 aufweist.

Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Tintenstrahldruckverfahren, das die folgenden Schritte umfasst:

A) Bereitstellen eines Tintenstrahldruckers, der auf digitale Datensignale anspricht;
B) Laden des Druckers mit einem Tintenstrahlaufzeichnungselement;
C) Laden des Druckers mit einem oben beschriebenen Tintenstrahl-Farbtintenset; und
D) Bedrucken der Bildaufzeichnungsschicht mit dem Tintenstrahltintenset in Erwiderung der digitalen Datensignale.

Dieses Tintenstrahl-Farbtintenset ergibt Gamuts, die sich für die Erzeugung von Bildern eignen. Eine Schwarztinte kann ebenfalls zugesetzt werden, um die durch dieses Tintenset erreichbaren Gamuts weiter zu steigern.
Die in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Tintensets sind für die Verwendung in Tintenstrahldruckern vorgesehen, die mit vier oder mehr separaten Tinten drucken können. Für den Vierfarbendruck werden als Minimum Cyan-, Magenta- und Gelbtinten benötigt. Die in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Tintensets schließen weitere Farbtinten, namentlich Grün, Orange und/oder Violett, ein, die sich in ihrem Farbton von den Primärfarben Cyan, Magenta und Gelb unterscheiden. Eine Schwarztinte kann ebenfalls eingesetzt werden, um das Drucken von Text wirksamer zu gestalten oder den Gesamtauftrag von Tinte zu vermindern, wenn Bereiche mit dunklen Farben gedruckt werden.
Die Absorptionscharakteristik eines gegebenen Bildfarbstoffs variiert in einem gewissen Umfang bei einer Änderung der Tintenabscheidung oder der Dichte des Ausdrucks. Das ist auf Faktoren wie beispielsweise Messfehler durch Fehllicht, Farbstoff-Farbstoff-Wechselwirkungen, Farbstoff-Empfänger-Wechselwirkungen, Farbstoffkonzentrationseffekte und das Vorliegen von gefärbten Verunreinigungen in den Medien zurückzuführen. Durch die Anwendung der Analysis charakteristischer Vektoren, gelegentlich als Analysis der Hauptkomponenten oder Eigenvektoranalysis bezeichnet, kann man eine charakteristische Absorptionskurve bestimmen, die repräsentativ für das Absorptionsverhalten des Farbstoffs über die gesamte Länge der interessierenden Wellenlängen- und Dichtebereiche ist. Der charakteristische Vektor für jeden Farbstoff ist somit eine zweidimensionale Anordnung aus optischer Dichte und Wellenlänge. Diese Vorgehensweise wird von Albert J. Sant in Photographic Science and Engineering, 5(3), Mai–Juni 1961 und von J. L. Simonds in Journal of the Optical Society of America, 53(8), 968–974 (1963) beschrieben. Auf diese Weise abgeleitete charakteristische Vektoren können dazu verwendet werden, die Gamuts von weiter unten beschriebenen Tintensets auf die in den oben zitierten Quellen beschriebene Weise zu berechnen.
Die Farbstoffnummern, mit denen auf Farbstoffe Bezug genommen wird, sind Nummern, die vom Color Index zugeordnet wurden.
Jeder wasserlösliche Gelbfarbstoff kann in der Gelbtinte des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Tintenstrahl-Tintensets eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Gelbfarbstoff um Direktgelb 107, Direktgelb 132, Direktgelb 86 oder deren Gemische.
Jeder wasserlösliche Cyanfarbstoff kann in der Cyantinte des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Tintenstrahl-Tintensets eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungs form handelt es sich bei dem Cyanfarbstoff um Säureblau 9 oder einen wasserlöslichen Metallophthalocyanin-Farbstoff wie beispielsweise Direktblau 199 oder Direktblau 86 oder deren Gemische.
Jeder wasserlösliche Schwarzfarbstoff kann in der optionalen Schwarztinte des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Tintenstrahl-Tintensets eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Schwarzfarbstoff um Reaktivschwarz 31, Direktschwarz 19, Direktschwarz 168, solubilisiertes Schwefelschwarz oder deren Gemische.
Die in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Magentatinten können mit einem oder mehreren wasserlöslichen Übergangsmetallkomplexen von 8-Heterocyclylazo-5-hydroxychinolin-Farbstoffen entsprechend Struktur 1 (nachfolgend) formuliert werden. Diese Farbstoffe werden in US-A-5,997,622 und US-A-6,001,161 beschrieben.
worin:
M stellt ein mehrwertiges Übergangsmetall-Ion dar;
L ist ein neutraler oder anionischer Ligand;
jedes X, Y und Z ist unabhängig voneinander eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-Gruppe von 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder unsubstituierte Aryl-Gruppe von 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder unsubstituierte Hetaryl-Gruppe von 5 bis 10 Atomen, Halogen, Cyan, eine substituierte oder unsubstituierte Alkoxy-Gruppe von 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Hydroxy, eine Polyoxyalkylen-Gruppe von 2 bis 20 Alkylenoxid- Resten, Carboxy (oder ein Salz davon), Sulfo (oder ein Salz davon), Phospho (oder ein Salz davon), Carbamoyl, eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Diaryl- oder Dialkylcarbamoyl-Gruppe von 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, Sulfamoyl, eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Diaryl- oder Dialkylsulfamoyl-Gruppe von 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, Acylamino, Sulfonylamino, Amino, eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Diaryl- oder Dialkylamino-Gruppe von 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder eine quaternäre Ammonium- oder Phosphonium-Gruppe;
Q stellt die Atome dar, die für die Vervollständigung eines 5- oder 6gliedrigen heterocyclischen Rings erforderlich sind;
n entspricht 2 oder 3;
m entspricht einer ganzen Zahl von 1 bis 3;
jedes p und r entspricht unabhängig voneinander ganzen Zahlen von 0 bis 3;
q entspricht 0, 1 oder 2;
zwei oder mehr L können unter Bildung eines zwei- oder dreizähnigen Liganden miteinander verbunden werden oder können ein anderes mehrzähniges Farbstoffmolekül darstellen;
eines oder mehrere X, Y und Z können zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, unabhängig voneinander ein Ringstickstoff-Atom darstellen, und
jeweils zwei beliebige X, Y oder Z können unter Bildung eines 5- bis 7gliedrigen gesättigten oder ungesättigten Rings miteinander verknüpft werden;
mit der Maßgabe, dass mindestens ein X, Y und Z eine durch Wasser solubilisierbare Gruppe darstellt oder solch eine Gruppe als Substituenten enthält.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist q gleich 0, Q stellt die Atome dar, die für die Vervollständigung eines Pyridin-Rings erforderlich sind, r ist 0, M ist Ni, n ist 2, m ist 1, p ist 2, X stellt 2-Methyl und 3-Carboxy dar, und L stellt einen zweiten identischen 8-Heterocyclylazo-5-hydroxychinolin-Farbstoffrest dar.
Bevorzugte Übergangsmetall-Ionen für M schließen Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺ und Co²⁺ ein.
Beispiele für neutrale Liganden für L schließen Wasser, Pyridin, Morpholin, Ammoniak, Bipyridin und Terpyridin ein.
Beispiele für anionische Liganden für L schließen Acetat, Iminodiacetat, Glycin und 8-Hydroxychinolin ein.
Beispiele für eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-Gruppe für die oben aufgeführten Substituenten schließen Methyl, Ethyl, Isopropyl, Hydroxyethyl, 3-(N,N-Dimethylamino)propyl, Sulfatoethyl und Benzyl ein. Beispiele für eine substituierte oder unsubstituierte Aryl-Gruppe schließen Phenyl, Naphthyl, 4-Chlorphenyl und 2-Carboxyphenyl ein. Beispiele für eine substituierte oder unsubstituierte Hetaryl-Gruppe schließen Pyridyl, Imidazolyl und Chinolyl ein. Beispiele für Halogen schließen Chlor, Fluor, Brom und Iod ein. Beispiele für eine substituierte oder unsubstituierte Alkoxy-Gruppe schließen Methoxy, Isopropoxy, 2-Hydroxyethoxy und Carboxymethoxy ein. Geeignete Carboxy-, Sulfo-, Phospho- und Sulfatosalze schließen Natrium, Lithium, Kalium, Triethanolammonium, Pyridinium und Tetramethylammonium ein. Beispiele für eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Diaryl- oder Dialkylcarbamoyl-Gruppe schließen N-Methylcarbamoyl, N-Methyl-N-(3-sulfophenyl)-carbamoyl, N-p-(Trimethylammonium)phenylcarbamoyl und N,N-Bis-(4-carboxyphenyl)-carbamoyl ein. Beispiele für eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Diaryl- oder Dialkylsulfamoyl-Gruppe schließen N-Methylsulfamoyl, N-Methyl-N-(3-sulfophenyl)-sulfamoyl, N-p-(Trimethylammonium)phenylsulfamoyl und N,N-Bis-(4-carboxyphenyl)-sulfamoyl ein. Beispiele für eine Acylamino-Gruppe schließen Acetamido, Carboxyethylacetamido und Benzamido ein. Beispiele für eine Ureido-Gruppe schließen N-Methylureido, Ureido und 3,5-Bis-(carboxyphenyl)-ureido ein. Beispiele für eine Sulfonylamino-Gruppe schließen Methansulfonamido, p-Toluolsulfonamido und 2-(Trimethylammonium)ethansulfonamido ein. Beispiele für eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Diaryl- oder Dialkylamino-Gruppe schließen Methylamino, N,N-Dimethylamino, Carboxymethylamino und 2,5-Disulfoanilino ein. Beispiele für eine quaternäre Ammonium-Gruppe schließen Trimethylammonium und Benzyldimethylammonium ein. Beispiele für eine Phosphonium-Gruppe schließen Triphenylphosphonium und Trimethylphosphonium ein. Beispiele für heterocyclische Ringsysteme, die durch die durch Q symbolisierten Atome vervollständigt werden, schließen Pyridin, Pyrazin, Chinolin, Thiazol, Benzothiazol und Pyrazol ein.
Spezifische Farbstoffe gemäß Struktur 1, die sich für die vorliegende Erfindung eignen, schließen die folgenden Beispiele ein:
Tabelle 1

1. Gemessen in 1%iger wässriger Triethanolaminlösung

Dies oben erwähnte US-A-6,183,548 beschreibt ein aus Cyantinte, Magentatinte, Gelbtinte und wahlweise Schwarztinte bestehendes Set, das spezifische Farbstoffe einschließlich der Farbstoffe A, B, C und D (unten) umfasst. Diese Farbtintensets werden hier in der Folge, wie in den nachfolgenden Beispielen beschrieben, als die Basissets CMY und CMYK bezeichnet.

A. Direktblau 199, als Duasyn Turquoise Blue FRL-SF^® von Clariant Corp. beziehbar.
B. Kodak Lightfast Magenta 1^®, ein Übergangsmetallkomplex eines 8-Heterocyclylazo-5-hydroxychinolin-Farbstoffs, der von Eastman Kodak hergestellt wird, (siehe Tabelle 1 weiter unten)
C. Direktgelb 132, als ProJet Yellow 1G^® von Zeneca Specialties beziehbar.
D. Reaktivschwarz 31, als Duasyn Black KRL-SF^® von Clariant Corp. beziehbar. Eine oder mehrere Grün-, Orange- und/oder Violettfarbstoffe umfassende weitere Tinten können zusätzlich zu den oben aufgeführten Basissets eingesetzt werden, um so Farbtintensets mit einem größeren Gamut zu erhalten. Jeder wasserlösliche Orange- und/oder Grün- und/oder Violettfarbstoff kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In einer bevorzugten Ausfrührungsform weist der Orangefarbstoff einen Farbtonwinkel zwischen 58 und 83 auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besitzt der Grünfarbstoff einen Farbtonwinkel zwischen 128 und 189. In wiederum einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat der Violettfarbstoff einen Farbtonwinkel zwischen 235 und 315. Es folgen Beispiele für spezifische Orange-, Grün- und Violettfarbstoffe, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können:
E. Säureorange 7 (als Keyacid Orange II von Keystone Aniline Corp. beziehbar)
F. Keyacid Fast Orange G, von Keystone Aniline Corp. beziehbar
G. Säureorange 8 (Keyacid Orange RO, von Keystone Aniline Corp. beziehbar)
H. Säureorange 10 (Keyacid Orange 2G, von Keystone Aniline Corp. beziehbar)
I. Säureorange 12 (Orange G, von Aldrich Chemical Co. beziehbar
J. Lebensmittelgelb 3 (FD&C Yellow #6, von Tricon Colors beziehbar)
K. Reaktivgelb 84, von Dye-Land beziehbar
L. Säureorange 24 (Resorzinbraun B, von Aldrich Chemical Co. beziehbar)
M. Säureorange 33 (BRYtracid Fast Orange GS, von BRY Chemicals beziehbar)
N. Reaktivorange 5 (BRYreact Brilliant Orange K-GN, von BRY Chemicals beziehbar)
O. Reaktivorange 20 (BRYreact Orange KE-G, von BRY Chemicals beziehbar)
P. Reaktivorange 107, von Dye-Land beziehbar
Q. Reaktivorange 1 (BRYreact Brilliant Orange X-GN 140%, von BRY Chemicals beziehbar)
R. Orange LX-10432 (ein Gemisch von Lebensmittelgelb 3 und Säureorange 10) von Pylam Corp. beziehbar
S. Levolfast Green BD, von Keystone Aniline Corp. beziehbar
T. Säuregrün 25 (Keyacid Green 25, von Keystone Aniline Corp. beziehbar)
U. Reaktivgrün 12, von Tricon Colors beziehbar
V. Säuregrün 3 (Guineagrün B, von Aldrich Chemical Co. beziehbar)
W. Säuregrün 5 (Hellgrün SF, von Aldrich Chemical Co. beziehbar)
X. Säuregrün 1 (Naphtholgrün B, von Aldrich Chemical Co. beziehbar)
Y. BRYtracid Brilliant Green 3GM 150%, von BRY Chemicals beziehbar
Z. Säuregrün 16 (BRYacid Green V, von BRY Chemicals beziehbar)
AA. Brillantgrün 125961 von Pylam Corp. beziehbar
BB. Säureviolett 17, von Aldrich Chemical Co. beziehbar

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem wasserlöslichen Orangefarbstoff um Reaktivorange 5, Säureorange 10 oder Säureorange 12.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem wasserlöslichen Grünfarbstoff um Reaktivgrün 12, Säuregrün 25, Säuregrün 5 oder Säuregrün 3.
In wiederum einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem wasserlöslichen Violettfarbstoff um Säureviolett 17.
Im Allgemeinen umfassen die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Tinten die oben stehenden Farbstoffe in Konzentrationen von 0,2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,4 Gew.-% bis 3 Gew.-% der Tintenstrahl-Tintenkomposition.
Ein Feuchthaltemittel wird in den in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Tintenstrahlkompositionen eingesetzt, um die Tinte vor dem Austrocknen zu bewahren oder daran zu hindern, die Öffnungen des Druckerkopfes zu verkrusten. Beispiele für Feuchthaltemittel, die sich einsetzen lassen, schliessen mehrwertige Alkohole wie beispielsweise Ethylenglykol, Diethylenglykol (DEG), Triethylenglykol, Propylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, Glycerin, 2-Methyl-2,4-pentandiol, 2-Ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propandiol (EHMP), 1,5 Pentandiol, 1,2-Hexandiol, 1,2,6-Hexantriol und Thioglykol; sich von Alkylenglykolen ableitende niedere Alkylmonoether oder -diether wie beispielsweise Ethylenglykolmonomethyl- oder -monoethylether, Diethylenglykolmonomethyl- oder -monoethylether, Propylenglykolmonomethyl- oder -monoethylether, Triethylenglykolmonomethyl- oder -monoethylether, Diethylenglykoldimethyl- oder -diethylether, Polyethylenglykolmonobutylether (PEGMBE) und Diethylenglykolmonobutylether (DEGMBE); stickstoffhaltige Verbindungen wie zum Beispiel Harnstoff, 2-Pyrrolidinon, N-Methyl-2-pyrrolidinon und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon und schwefelhaltige Verbindungen wie beispielsweise Dimethylsulfoxid und Tetramethylensulfon ein.
Bevorzugte Feuchthaltemittel für die erfindungsgemäße Komposition schließen DEG, Glycerin, DEGMBE, PEGMBE, 1,2-Hexandiol, 1,5-Pentandiol, Harnstoff, 2-Pyrrolidinon, EHMP und deren Gemische ein.
Mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel können ebenfalls der erfindungsgemäßen wässrigen Tinte zugesetzt werden, um das Eindringen der Tinte in das Empfängersubstrat zu unterstützen, besonders dann, wenn es sich bei dem Substrat um ein hochgeleimtes Papier handelt. Beispiele für derartige Lösungsmittel schliessen Alkohole, wie zum Beispiel Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sec-Butylalkohol, t-Butylalkohol, Isobutylalkohol, Furfurylalkohol und Tetrahydrofurfurylalkohol; Ketone oder Ketoalkohole wie zum Beispiel Aceton, Methylethylketon und Diacetonalkohol; Ether wie beispielsweise Tetrahydrofuran und Dioxan; und Ester wie zum Beispiel Ethyllactat, Ethylencarbonat und Propylencarbonat ein.
Die Menge an eingesetztem wässrigem Träger liegt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, angenähert zwischen 70 und 98 Gewichts-%, vorzugsweise angenähert zwischen 90 und 98 Gewichts-%. Ein Gemisch von Wasser und einem mehrwertigen Alkohol wie zum Beispiel Diethylenglykol eignet sich als wässriger Träger. In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Tinten zwischen 5 und 60 Gewichts-% an mit Wasser mischbarem organischen Lösungsmittel. Die Prozentangaben beziehen sich auf das Gesamtgewicht des wässrigen Trägers.
Grenzflächenaktive Substanzen können der Tinte zugesetzt werden, um die Oberflächenspannung der Tinte auf ein angemessenes Niveau zu bringen. Die grenzflächenaktiven Substanzen können anionischer, kationischer, amphoterer oder nichtionischer Natur sein und in Mengen von 0,01 bis 1% der Tintenkomposition eingesetzt werden. Zu den bevorzugten grenzflächenaktiven Substanzen gehören Surfynol 465^® (beziehbar von Air Products Corp.) und Tergitol 15-S-5^® (beziehbar von Union Carbide).
Ein Biozid kann der in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Tintenkomposition zugesetzt werden, um das Wachstum von Mikroorganismen wie beispielsweise Schimmelpilzen, Pilzen usw. in wässrigen Tinten zu unterbinden. Ein bevorzugtes Biozid für die in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Tintenkomposition ist Proxel^® GXL (Zeneca Specialties Co.) in einer finalen Konzentration von 0,0001–0,5 Gew.-%.
Die pH-Werte der wässrigen Tintenkompositionen der vorliegenden Erfindung können durch die Zugabe von organischen oder anorganischen Säuren oder Basen eingestellt werden. Geeignete Tinten haben bevorzugte pH-Werte zwischen 2 und 10, in Abhängigkeit von dem Typ des verwendeten Farbstoffs. Typische anorganische Säuren schliessen Salzsäure, Phosphorsäure und Schwefelsäure ein. Typische organische Säuren schliessen Methansulfonsäure, Essigsäure und Milchsäure ein. Typische anorganische Basen schliessen Alkalimetallhydroxide und -carbonate ein. Typische organische Basen schliessen Ammoniak, Triethanolamin und Tetramethylethylendiamin ein.
Eine typische in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Tintenkomposition kann zum Beispiel die folgenden in Gewichtmengen angegebenen Komponenten enthalten: Farbmittel (0,05–20%), Wasser (20–95%), ein Feuchthaltemittel (5–70%), mit Wasser mischbare Hilfslösungsmittel (2–20%), grenzflächenaktive Substanzen (0,1–10%), Biozide (0,05–5%) und pH-Regler (0,1–10%).
Weitere Zusatzstoffe, die wahlweise in den in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Tintenstrahl-Tintenkompositionen vorliegen können, schliessen Verdickungsmittel, die Leitfähigkeit verbessernde Mittel, Antikoaguliermittel, Trocknungsmittel und Entschäumungsmittel ein.
Die oben beschriebenen Tintenstrahltinten können in Tintenstrahl-Druckverfahren verwendet werden, in denen Tropfen der flüssigen Tinte durch Herausschleudern von Tintentröpfchen aus einer Vielzahl von Düsen oder Öffnungen des Druckerkopfes eines Tintenstrahldruckers in geregelter Weise auf eine Tintenaufnahmeschicht gelenkt werden.
Kommerziell erhältliche Tintenstrahldrucker bedienen sich unterschiedlicher Methoden zur Regelung der Auftragung von Tintentröpfchen. Derartige Methoden gehören im Allgemeinen zwei Typen an: dem Typ "kontinuierlicher Strahl" und dem Typ "Drop-on-demand".
In Drop-on-demand-Systemen wird ein Tintentröpfchen aus einer Austrittsöffnung direkt auf eine Stelle auf der Tinte aufnehmenden Schicht durch Druck geschleudert, der zum Beispiel, gesteuert durch digitale Datensignale, durch eine piezoelektrische Vorrichtung, eine akustische Vorrichtung oder einen thermischen Vorgang erzeugt wird. Ein Tintentröpfchen wird erst bei Bedarf erzeugt und durch die Austrittsöffnungen des Druckerkopfes herausgeschleudert. Tintenstrahldruckverfahren und die dazugehörigen Drucker sind im Handel erhältlich und müssen hier nicht detailliert beschrieben werden.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Tintenstrahltinten können in jedem beliebigen der verbreiteten Tintenstrahldrucksysteme einschließlich thermischer oder piezoelektrischer Drop-on-demand-Drucker und Tintenstrahldrucker mit kontinuierlichem Strahl eingesetzt werden. Natürlich variieren die spezifischen Tintenformulierungen in Abhängigkeit von der Art des Tintenstrahldrucksystems.
Substrate für die Aufnahme von Tinte, die sich für den Tintenstrahldruck eignen, sind dem Fachmann wohlbekannt. Repräsentative Beispiele für derartige Substrate werden in US-A-5,605,750; US-A-5,723,211 und US-A-5,789,070 und EP 813 978 A1 mitgeteilt.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Brauchbarkeit der vorliegenden Erfindung.
Herstellung von Tinten.
Tinten wurden durch Vermischen der Farbstoffe mit Wasser, Diethylenglykol, Glycerin und Surfynol^® 465 und wahlweise Triethanolamin hergestellt. Das Gemisch wurde solange in einem warmen Wasserbad gerührt, bis der Farbstoff in Lösung gegangen war.
Die Menge des eingesetzten Farbstoffs basierte auf dem Lösungsabsorptionspektrum in Wasser, und zwar in der Weise, dass der Anteil des Farbstoffs in der Tinte in Gewichts-% gleich [1/Massenabsorption der Lösung in L/g – cm] × 100 ist. Die anderen Komponenten waren: 6 Gewichts-% Glycerin, 6 Gewichts-% Diethylenglykol, 2,0 Gewichts-% Triethanolamin (wenn es für das Inlösunggehen erforderlich ist) und 0,5 Gewichts-% Surfynol^® 465.
Druck von Testbildern
Jede einzelne der oben erwähnten Tinten wurde durch eine 0,45 μm Filterspritze filtriert und in eine der Farbkammern einer leeren Lexmark Z51 Tintenpatrone gefüllt und dann mit einem Lexmark Z51 Drucker auf Kodak Premium Picture Paper aufgedruckt. Ein aus elf Farbfeldern (1 cm × 1 cm) bestehendes Stufenkeilbild mit in Schritten von 10% von 10 bis 100% variierendem Tintenauftrag wurde gedruckt.
Bewertung der Testbilder
Nachdem ausreichend viel Zeit für das Trocknen verstrichen war, wurden die Dichten der obenstehenden Stufenkeilbilder mit einem Gretag Spectrolino^® Spektralfotometer über den Wellenlängenbereich von 380–730 nm in Intervallen von 10 Nanometer bestimmt. Eine gasgefüllte Wolframröhre (Typ A). wurde mit einer Nennblende von 4 mm eingesetzt, und die verwendete Meßgeometrie war eine 45°/0° Ringoptik.
Gamut und Farbtonwinkel
Aus den oben gemessenen Dichten wurde über eine Analysis charakteristischer Vektoren für jede einzelne Tinte eine charakteristische Absorptionskurve über den ganzen Bereich des sichtbaren Spektrums (380–730 nm) gewonnen. Der charakteristische Vektor für jede Tinte ist eine zweidimensionale Anordnung aus optischer Dichte und Wellenlänge. Diese Vorgehens weise wird von Albert J. Sant in Photographic Science and Engineering, 5(3), Mai–Juni 1961 und von J. L. Simonds in Journal of the Optical Society of America, 53(8), 968–974 (1963) beschrieben.
Diese charakteristischen Vektoren wurden dazu verwendet, die Farbcharakteristiken der mit den Tinten und deren Kombinationen bedruckten Bilder, die für die Berechnung der Gamuts der verschiedenen in den folgenden Tabellen aufgelisteten Tintensets verwendet worden waren, im einzelnen zu definieren. CIElab-Koordinaten (a*, b* and L*) wurden berechnet, wobei von einer Dichte in Reflexion von 2,0 bei dem Lambda max des ausgedruckten Musters ausgegangen wird, und sind in Tabelle 2 aufgelistet.
Der Farbtonwinkel korreliert mit dem Farbton, der als Eigenschaft eines visuellen Eindrucks definiert ist, gemäß dem ein Bereich einem Bereich der wahrgenommenen Farben Rot, Gelb, Grün und Blau oder einer Kombination von zweien davon gleicht. Farbtonwinkel wurden mit den oben beschriebenen charakteristischen Vektoren berechnet, wobei von einer Dichte in Reflexion von 2,0 bei dem Lambda max des ausgedruckten Musters ausgegangen wird, und sind ebenfalls in Tabelle 2 aufgelistet. Die Standardformel für a, b, den Farbtonwinkel (CIE 1976) wurde verwendet: hab = arctan(b*/a*)mit den CIELab-Koordinaten a* und b* des Farbstoffs.
Chroma (C*) bezieht sich auf die Buntheit oder Sättigung einer gegebenen Farbe. Chroma-Werte für jedes der oben erwähnten bedruckten Bilder wurden aus den für jeden Farbstoff berechneten CIElab-Koordinaten berechnet, wobei von einer Dichte in Reflexion von 2,0 bei dem Lambda max des ausgedruckten Musters ausgegangen wird, und sind ebenfalls in Tabelle 2 aufgelistet. C* = √[(a*) ² + (b*) ² ]
Theoretische Gamuts wurden an Hand der folgenden Vorgehensweise für die CMY (Farbstoffe A, B und C)- und CMYK (Farbstoffe A, B, C und D)-Basissets und die durch Zusatz von bestimmten Orange-, Grün- und/oder Violettfarbstoffen zu den Basissets gebildeten Tintensets berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Im Allgemeinen kann ein gegebenes Tintenset umso mehr Farben wiedergeben, je umfangreicher der Gamut ist.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird der Gamut mit Hilfe des herkömmlichen metrischen Systems CIELAB bestimmt, das im Allgemeinen bei reflektierenden Ausdrucken verwendet wird. Die Spektralwertkurven für den 2° Normbeobachter (CIE 1931) wurden verwendet und ebenso die von der CIE definierte Tageslichtquelle D5000. Diese Informationen und die charakteristischen Vektoren wurden dazu benutzt, an Hand der in Journal of Photographic Science, 38, 163 (1990) beschriebenen Methode für jedes Tintenset den Gamut für einen bestimmten Wert von L* zu berechnen. Man beachte, dass für diese Berechnung keine Lichtstreuung angenommen wurde. Die in der folgenden Tabelle zitierten Gamut-Werte entsprechen der Summe der von a* und b* aufgespannten Flächen auf neun verschiedenen Schnitten von L* (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 und 90), die für jedes Tintenset berechnet wurden. Die Flächen auf jedem Schnitt von L* wurden mit einer Trapezregel-Summation längs der b*-Achse bestimmt.
Tabelle 2
Tabelle 3
Die oben stehenden Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung von Orange- und/oder Grün- und/oder Violetttinten zusammen mit einem Tintenbasisset, das eine einen wasserlöslichen Übergangsmetallkomplex eines 8-Heterocyclylazo-5-hydroxychinolin-Farbstoffs enthaltende Magentatinte, eine Gelbtinte, eine Cyantinte und optional eine Schwarztinte umfasst, einen signifikant umfangreicheren Gamut ergibt als die Basissets für sich allein.

Claims

Tintenstrahl-Farbtintenset, mit: a) einer einen Träger und einen wasserlöslichen Übergangsmetallkomplex eines 8-Heterocyclylazo-5-hydroxychinolinfarbstoffs umfassenden Magenta-Tinte; b) einer einen Träger und einen wasserlöslichen Gelbfarbstoff umfassenden Gelb-Tinte; c) einer einen Träger und einen wasserlöslichen Cyanfarbstoff umfassenden Cyan-Tinte; und d) einer einen Träger und einen wasserlöslichen Orange- und/oder Grün- und/oder Violettfarbstoff umfassenden Orange- und/oder Grün- und/oder Violett-Tinte, wobei der wasserlösliche Orange-Farbstoff einen Farbtonwinkel zwischen 58 und 83, der wasserlösliche Grün-Farbstoff einen Farbtonwinkel zwischen 128 und 189 und der wasserlösliche Violett-Farbstoff einen Farbtonwinkel zwischen 235 und 315 aufweist.
Tintenstrahl-Farbtintenset nach Anspruch 1, worin der wasserlösliche Übergangsmetallkomplex eines 8-Heterocyclylazo-5-hydroxychinolinfarbstoffs durch die folgende Struktur dargestellt wird:
worin: M ein mehrwertiges Übergangsmetall-Ion darstellt; L ein neutraler oder anionischer Ligand ist; jede Gruppe X, Y und Z unabhängig voneinander eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-Gruppe von 1 bis 6 Kohlenstoff-Atomen, eine substituierte oder unsubstituierte Aryl-Gruppe von 6 bis 10 Kohlenstoff-Atomen, eine substituierte oder unsubstituierte Heteroaryl-Gruppe von 5 bis 10 Atomen, Halogen, Cyano, eine substituierte oder unsubstituierte Alkoxy-Gruppe von 1 bis 6 Kohlenstoff-Atomen, Hydroxy, eine Polyoxyalkylen-Gruppe von 2 bis 20 Alkylenoxidresten, Carboxy, Sulfo, Phospho, Carbamoyl, eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Diaryl- oder Dialkylcarbamoyl-Gruppe von 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen, Sulfamoyl, eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Diaryl- oder Dialkylsulfamoyl-Gruppe von 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen, Acylamino, Sulfonylamino, Amino, eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Diaryl- oder Dialkylamino-Gruppe von 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen oder eine quaternäre Ammonium- oder Phosphonium-Gruppe darstellt; Q die Atome verkörpert, die für die Vervollständigung eines 5- oder 6-gliedrigen heterocyclischen Rings erforderlich sind; n 2 oder 3 ist; m eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist; p und r unabhängig voneinander ganze Zahlen von 0 bis 3 sind; q 0, 1 oder 2 ist; zwei oder mehr L unter Bildung eines bidentat oder tridentat koordinierenden Liganden verbunden werden können, oder ein anderes polydentat koordinierendes Farbstoffmolekül darstellen; ein oder mehrere X, Y und Z, zusammen mit dem Kohlenstoff, an den sie gebunden sind, unabhängig voneinander Ringstickstoffe sein können; und beliebige zwei X, Y oder Z unter Bildung eines 5- bis 7-gliedrigen gesättigten oder ungesättigten Rings miteinander verbunden werden können; unter dem Vorbehalt, dass mindestens ein X, Y und Z eine wassersolubilisierende Gruppe ist oder eine solche Gruppe als Substituenten enthält.
Tintenstrahl-Farbtintenset nach Anspruch 5, worin q gleich 0 ist, Q die Atome zur Vervollständigung eines Pyridinrings darstellt, r gleich 0 ist, M Nickel ist, n gleich 2 ist, m gleich 1 ist, p gleich 2 ist, X 2-Methyl und 3-Carboxy und L ein zweiter identischer 8-Heterocyclylazo-5-hydroxychinolin-Farbstoffrest ist.
Tintenstrahl-Farbtintenset nach Anspruch 1, worin es sich bei dem Cyanfarbstoff um einen Kupferphthalocyanin-Farbstoff oder Säureblau 9 handelt.
Tintenstrahl-Farbtintenset nach Anspruch 1, worin es sich bei dem Kupferphthalocyanin-Farbstoff um Direktblau 199 oder Direktblau 86 handelt.
Tintenstrahl-Farbtintenset nach Anspruch 1, worin es sich bei dem Gelbfarbstoff um Direktgelb 107, Direktgelb 132 oder Direktgelb 86 handelt.
Tintenstrahl-Druckverfahren, mit folgenden Schritten: A) Bereitstellen eines Tintenstrahldruckers, der auf digitale Datensignale anspricht; B) Beladen des Druckers mit einem Tintenstrahl-Aufzeichnungselement; C) Beladen des Druckers mit dem Tintenstrahl-Farbtintenset nach Anspruch 1; und D) Bedrucken der Bildempfangsschicht mit dem Tintenstrahl-Farbtintenset in Erwiderung der digitalen Datensignale.